通过在钛基底上形成MXene界面层来调控Cu2O的生长，从而提升光电化学性能

《ChemCatChem》：Engineering Cu2O Growth on Titanium Substrate via an MXene Interfacial Layer for Enhanced Photoelectrochemical Performance

光电化学制氢中，铜氧化物薄膜通过异质结构建MXene层显著提升性能。钛涂覆FTO基底结合空间分隔的纳米颗粒生长模式抑制光腐蚀，MXene层增强电荷分离与界面导电性，使光电流达-2.4 mA/cm2，稳定性延长至6.5小时，为低成本高效太阳能制氢提供新方案。

　　

摘要

对于大规模太阳能制氢来说，地球上丰富且成本低廉的材料是非常理想的。在这项研究中，氧化亚铜（Cu₂O）在光电化学（PEC）水分解方面具有显著潜力。薄膜生长模式和高的基底导电性是提高Cu₂O耐久性PEC性能的有效方法。我们报告了在镀钛的FTO基底上沉积的Cu₂O薄膜的性能和稳定性的提升，通过采用不同的生长模式和添加一层耐腐蚀的MXene层进一步增强了其性能。这种不同的生长模式通过形成空间分离的纳米粒子结构来抑制Cu₂O的光腐蚀。当与MXene结合后，Ti/Cu₂O/MXene光阴极结构在-0.9 V电压下实现了显著更高的光电流（-2.4 mA cm^-2），相比Ag/AgCl/Cl^-体系，同时由于电荷分离和界面导电性的改善，其稳定性也得到了延长（6.5小时）。电化学阻抗谱（EIS）分析证实了Ti/Cu₂O/MXene结构具有有利的带结构变化、降低的电荷传输电阻以及更快的界面动力学。这些改进共同解决了基于Cu₂O的系统中长期存在的光腐蚀和稳定性差的问题，为高效太阳能驱动的氢生产提供了一种可扩展且经济可行的方法。

图形摘要

在镀钛的FTO基底上制备的Cu₂O薄膜通过控制生长模式形成了空间分离的纳米粒子结构，从而抑制了光腐蚀，进一步改善了电荷分离和界面导电性，实现了更高的光电流和更长的稳定性，为高效太阳能驱动的氢生产提供了一种可扩展的策略。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究的数据可应合理要求向通讯作者索取。